Técnicas de Espetroscopia

Objectivos

Durante a UC os alunos irão desenvolver ainda conhecimentos e aptidões transversais permitindo:
• Aprofundar dos conhecimentos adquiridos durante a formação básica;
• Desenvolver as capacidades de comunicação escrita e oral, e trabalho em equipa;
• Desenvolver as capacidades de pesquisa e interpretação da literatura científica.

No final da UC os alunos terão desenvolvido um conhecimento específico e adquirido aptidões que lhes permitam:
• Formar decisões independentes e justificadas sobre as técnicas de espectroscopia mais adequadas para investigar as propriedades fundamentais dum material e/ou resolver um problema/desafio tecnológico;
• Realizar o processamento adequado dos dados adquiridos com vista a sua interpretação;
• Interpretar resultados obtidos por técnicas de espectroscopia com base nos princípios básicos da Física Atómica e Física Molecular; interpretar a forma e a intensidade do sinal observado e de recolher informações relevantes para o problema/desafio em causa.

Caracterização geral

Código

11518

Créditos

3.0

Professor responsável

António Alberto Dias

Horas

Semanais - 2

Totais - 29

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

É fortemente recomendado ter obtido aprovação prévia em Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica.

Bibliografia

• Modern Spectroscopy 4th Ed. (Wiley), J.M. Hollas, 2004
• Molecular Spectroscopy, Jeanne L. McHale, CRC Press, 2017.
• Atomic and molecular spectroscopy: basic aspects and practical applications, S. Svanberg, Springer, 2004.
• Molecular Quantum Mechanics, 4th ed., P.W. Atkins, R. S. Friedman, Oxford University Press, 2005
• Atoms and Molecules, M. Weissbluth, Academic Press, 1978.
• Optical Spectroscopy: Methods and Instrumentations, Nikolai V. Tkachenko, Elsevier Science, 2006.
• Electronic and photoelectron spectroscopy - Fundamentals and case studies, Andrew M. Ellis, Miklos Feher, Timothy G. Wrigh, Cambridge University Press, 2005.
• Artigos científicos a especificar durante as aulas.

Método de ensino

Esta unidade curricular está organizada em duas horas de aulas teórico-práticas (TP) por semana. Estas aulas são expositivas envolvendo a utilização de meios audiovisuais, em que serão apresentadas as várias técnicas de espectroscopia, incluindo exemplos de aplicação, os quais serão complementados por discussão de problemas concretos. Os alunos são incentivados a um estudo empenhado dos assuntos abordados e espera-se que mantenham o contacto regular com os docentes fora do horário letivo.

Durante o semestre, haverá várias aulas de laboratório, nas quais terão contacto direto com alguns dos equipamentos abordados nesta UC, realizarão trabalhos práticos e produzirão o respetivo relatório.

Haverá apresentarão um seminário sobre técnicas ou métodos espetroscópicos e no final do semestre terão uma avaliação individual na forma de teste.

Durante o semestre será valorizada a participação ativa nas aulas.

Método de avaliação

Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos
1. A avaliação em “Técnicas de Espetroscopia” é do tipo avaliação contínua.
2. A avaliação consiste num método único para todos os alunos.
3. As classificações mencionadas nos Artigos seguintes são expressas na escala de 0 a 20 valores.

Artigo 2º – Frequência
1. A participação ativa em, pelo menos, 2/3 das aulas é obrigatória para obter frequência.
2. Não serão aceites justificações para eventuais ausências às aulas. Os alunos devem gerir a possibilidade de poderem não comparecer a 1/3 das aulas de forma a poderem utilizar essas faltas para eventuais compromissos ou situações imponderáveis, incluindo situações pontuais de doença.

Artigo 3º – Avaliação
1. A avaliação de conhecimentos é efetuada por três elementos de avaliação:
•  Trabalhos laboratoriais com relatório (R) em grupo (35%)

Trabalhos laboratoriais com relatório realizados em grupo, entregue na semana seguinte à realização de cada trabalho. Poderá ser solicitada discussão dos relatórios, com eventual classificação individual. (novembro)

• Seminário (S) preparado em grupo, com apresentação oral (35%)

Preparação em grupo de um seminário sobre uma técnica espetroscópica, estruturado em forma de artigo científico (10%), e sujeito a apresentação oral, seguida de discussão (25%). O ficheiro da apresentação e o trabalho escrito na forma de artigos científico, será entregue previamente à apresentação.
O tema do seminário será combinado previamente com os docentes.
(novembro / dezembro)

• Teste (T) (30%)

No final do semestre haverá um teste de avaliação geral de conhecimentos, com classificação mínima de dez valores.


2. Os alunos que cumpram com o indicado no nº1 do Art.2º e obtenham uma classificação final (CF) CF = 0,35R + 0,35S + 0,30T
igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação nesta Unidade Curricular.

Artigo 4º – Trabalhadores Estudantes
1. Os alunos são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante (TE) se constarem como tal na lista de alunos inscritos no CLIP.
2. Os alunos devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da disciplina.
3. Os alunos detentores do estatuto TE que satisfaçam o nº 2 do Art. 3º obtêm aprovação na disciplina.
4. Os alunos detentores do estatuto de TE, tal como os restantes alunos, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.

Artigo 5º – Conduta nas Salas de Aulas
1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem, é exigido aos alunos que respeitem as seguintes regras de conduta nas salas de aulas:
a) Pontualidade: Os alunos deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Não serão consideradas para frequência as aulas em que o aluno chegue mais de 5 minutos atrasado;
b) Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação ativa exige que os alunos preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
c) Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os alunos que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula e essa aula será descontada no total de presenças;
d) A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos eletrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.

Artigo 6º – Outros
1. Os alunos quando contactarem os docentes através de mensagem eletrónica (email) devem indicar no “Assunto” a seguinte informação: “TE– Nome – Nº de aluno – Assunto”.
2. Não serão respondidas mensagens eletrónicas (emails) com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da disciplina no CLIP.

Conteúdo

1. Introdução

Breve perspetiva histórica. Ligações à Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica. Aplicações da espectroscopia moderna. 

2. Interação entre a radiação eletromagnética e a matéria

Radiação eletromagnética. Interações fundamentais. Processos de absorção e emissão de radiação. Probabilidade e largura da transição. O operador dipolar elétrico. Ligação com os resultados experimentais.

3. Espetroscopia Atómica e Molecular

O átomo de hidrogénio. Átomos multi-eletrónicos e moléculas. Resultados mais importantes e notação espectroscópica.

4. Técnicas e equipamentos usados em espetroscopia

Fontes de radiação, detetores, monocromadores de dispersão e interferómetros, características dos componentes óticos (lentes, espelhos, janelas, colimadores, etc). Espectroscopia de reflexão, absorção e transmissão. A lei de Beer-Lambert. Aspetos experimentais que influenciam a largura e intensidade das bandas espectrais. Razão sinal/ruído e poder resolvente do equipamento. Manuseamento de componentes óticos.

5. Espetroscopia de Fluorescência de raios-X

Produção de raios-X. Fluorescência. Deteção. Equipamentos. Interpretação e quantificação dos espetros de raios-X. Aplicação prática.

6. Espetroscopia vibracional de Infravermelho e Ramam

Vibrações moleculares e regras de transição. Modos normais de vibração. Identificação de modos ativos. O efeito da anarmocidade no oscilador harmónico. Interpretação de espectros de infravermelho.

Dispersão de Raman. Tratamento clássico e interpretação quântica. O tensor da polarizibildade e suas propriedades de simetria. Regras de seleção. Polarização das transições de Raman. Aplicação prática.

7. Espetroscopia de fotoeletrões de ultravioleta

Fontes de radiação, analisador de energia, deteção e tratamento de sinal. Tipos de espetros. Ionização direta e autoionização. Absorção ressonante e decaimento. Fator de Franck Condon. Distribuição angular de fotoeletrões. Regras de seleção de dipolo elétrico. Aplicação prática.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: